Cheminės alkinų savybės. Struktūra, gavimas, taikymas

2024 Autorius: Angel Austin | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 05:34

Alkanai, alkenai, alkinai yra organinės cheminės medžiagos. Visi jie pagaminti iš tokių cheminių elementų kaip anglis ir vandenilis. Alkanai, alkenai, alkinai yra cheminiai junginiai, priklausantys angliavandenilių grupei.

Šiame straipsnyje apžvelgsime alkinus.

Kas tai?

Šios medžiagos dar vadinamos acetileno angliavandeniliais. Alkinų struktūra numato anglies ir vandenilio atomų buvimą jų molekulėse. Bendra acetileno angliavandenilių formulė yra: C H_2n-2. Paprasčiausias paprastas alkinas yra etinas (acetilenas). Ji turi tokią cheminę formulę – С₂Н₂. Alkinai taip pat apima propiną, kurio formulė C₃H₄. Be to, butinas (C₄H₆), pentinas (C₅ H₈), heksinas (C₆H₁₀), heptinas (C ₇Н 12_{), oktininis (С}8_Н14_{), nė vienas (С}9 Н₁₆), Decin (С₁₀Н_{18) ir kt. Visų tipų Alkinai turi panašias savybes. Pažvelkime į juos atidžiau.}

Fizikinės alkinų savybės

Atsižvelgiant į jų fizines savybes, acetilenasangliavandeniliai primena alkenus.

Įprastomis sąlygomis alkinai, kurių molekulėse yra nuo dviejų iki keturių anglies atomų, yra dujinės agregacijos būsenos. Tie, kurių molekulėse yra nuo penkių iki 16 anglies atomų, normaliomis skysčio sąlygomis. Tie, kurių molekulėse yra 17 ar daugiau šio cheminio elemento atomų, yra kietosios medžiagos.

Alkinai tirpsta ir verda aukštesnėje temperatūroje nei alkanai ir alkenai.

Tirpumas vandenyje yra nereikšmingas, bet šiek tiek didesnis nei alkenų ir alkanų.

Tirpumas organiniuose tirpikliuose yra didelis.

Labiausiai naudojamas alkinas, acetilenas, turi šias fizines savybes:

• nėra spalvos;
• be kvapo;
• įprastomis sąlygomis yra dujinės agregatinės būsenos;
• yra mažiau tankus nei oras;
• virimo temperatūra – minus 83,6 laipsnio Celsijaus;

Cheminės alkinų savybės

Šiose medžiagose atomai yra sujungti triguba jungtimi, o tai paaiškina pagrindines jų savybes. Alkinai dalyvauja tokio tipo reakcijose:

• hidrinimas;
• hidrohalogeninimas;
• halogeninimas;
• hidratacija;
• dega.

Pažvelkime į juos po vieną.

Hidrinimas

Cheminės alkinų savybės leidžia jiems dalyvauti tokio tipo reakcijose. Tai cheminės sąveikos rūšis, kai medžiagos molekulė prie savęs prijungia papildomų vandenilio atomų. Štai tokios cheminės reakcijos propino atveju pavyzdys:

2H₂ + C₃H₄=C_3N8

Ši reakcija vyksta dviem etapais. Ant pirmosios propino molekulės prijungiami du vandenilio atomai, o antroje - tiek pat.

Halogeninimas

Tai dar viena reakcija, kuri yra cheminių alkinų savybių dalis. Dėl to acetileno angliavandenilio molekulė prijungia halogeno atomus. Pastarieji apima tokius elementus kaip chloras, bromas, jodas ir kt.

Štai tokios reakcijos pavyzdys etino atveju:

С₂Н₂ + 2СІ₂=С₂ N₂SI₄

Tas pats procesas galimas ir su kitais acetileno angliavandeniliais.

Hidrohalogeninimas

Tai taip pat viena iš pagrindinių reakcijų, susijusių su cheminėmis alkinų savybėmis. Taip yra dėl to, kad medžiaga sąveikauja su tokiais junginiais kaip HCI, HI, HBr ir kt. Ši cheminė sąveika vyksta dviem etapais. Pažvelkime į tokio tipo reakciją kaip pavyzdį naudodami etiną:

С₂Н₂ + NSI=С₂Н ₃СІ

С₂Н₂СІ + NSI=С₂Н ₄SI₂

Hidracija

Tai cheminė reakcija, apimanti sąveiką su vandeniu. Jis taip pat vyksta dviem etapais. Pažvelkime į tai su etin kaip pavyzdžiu:

H₂O + C₂H₂=C ₂ H₃OH

Medžiaga, kuri susidaro po pirmojo etaporeakcija vadinama vinilo alkoholiu.

Dėl to, kad pagal Eltekovo taisyklę OH funkcinė grupė negali būti šalia dvigubos jungties, įvyksta atomų persitvarkymas, dėl kurio iš vinilo alkoholio susidaro acetaldehidas.

Alkinų hidratacijos procesas dar vadinamas Kučerovo reakcija.

Degimas

Tai alkinų sąveikos su deguonimi procesas aukštoje temperatūroje. Apsvarstykite šios grupės medžiagų degimą naudojant acetileną kaip pavyzdį:

2C₂N₂ +2O₂=2N₂ O + 3C + CO₂

Esant deguonies pertekliui, acetilenas ir kiti alkinai dega nesudarydami anglies. Tokiu atveju išsiskiria tik anglies oksidas ir vanduo. Štai tokios reakcijos lygtis naudojant propiną kaip pavyzdį:

4O₂ + C₃N₄=2N₂O + 3CO₂

Panašiai vyksta ir kitų acetileno angliavandenilių degimas. Rezultatas – vanduo ir anglies dioksidas.

Kitos reakcijos

Be to, acetilenai gali reaguoti su metalų druskomis, tokiomis kaip sidabras, varis, kalcis. Šiuo atveju vandenilis pakeičiamas metalo atomais. Apsvarstykite tokio tipo reakciją acetileno ir sidabro nitrato pavyzdžiu:

С₂Н₂ + 2AgNO3=Ag₂C₂ + 2NH₄NO₃ + 2H₂O

Kitas įdomus procesas, kuriame dalyvauja alkinai, yra Zelinskio reakcija. Tai benzeno susidarymas iš acetileno, kai jis kaitinamas iki 600 laipsnių Celsijaus.esant aktyvintajai angliai. Šios reakcijos lygtis gali būti išreikšta taip:

3S₂N₂=S₆N₆

Galima ir alkino polimerizacija – kelių medžiagos molekulių sujungimo į vieną polimerą procesas.

Gauti

Alkinai, reakcijos, kurias aptarėme aukščiau, laboratorijoje gaunami keliais būdais.

Pirmasis yra dehidrohalogeninimas. Reakcijos lygtis atrodo taip:

C₂H₄Br₂ + 2KON=С₂ N₂ + 2N₂O + 2KBr

Norint atlikti tokį procesą, būtina pašildyti reagentus, taip pat kaip katalizatorių įpilti etanolio.

Alkinus taip pat galima gauti iš neorganinių junginių. Štai pavyzdys:

CaC₂ + H₂O=C₂H ₂ + 2Ca(OH)₂

Kitas alkinų gavimo būdas yra dehidrogenavimas. Štai tokios reakcijos pavyzdys:

2CH₄=3H₂ + C₂H₂

Šio tipo reakcijos metu gali susidaryti ne tik etinas, bet ir kiti acetileno angliavandeniliai.

Alkinų naudojimas

Paprasčiausias alkinas, etinas, yra plačiausiai naudojamas pramonėje. Jis plačiai naudojamas chemijos pramonėje.

• Reikalingas acetilenas ir kiti alkinai, kad jie paverstų kitais organiniais junginiais, tokiais kaip ketonai, aldehidai, tirpikliai irkiti
• Medžiagų taip pat galima gauti iš alkinų, kurie naudojami kaučiukų, polivinilchlorido ir kt. gamyboje.
• Acetoną galima gauti iš propino dėl Kučerovo reakcijos.
• Be to, acetilenas naudojamas gaminant chemines medžiagas, pvz., acto rūgštį, aromatinius angliavandenilius, etilo alkoholį.
• Acetilenas taip pat naudojamas kaip kuras, turintis labai aukštą degimo šilumą.
• Be to, etino degimo reakcija naudojama metalams suvirinti.
• Be to, techninę anglį galima gauti naudojant acetileną.
• Be to, ši medžiaga naudojama autonominiuose šviestuvuose.
• Acetilenas ir daugelis kitų šios grupės angliavandenilių yra naudojami kaip raketų kuras dėl didelės jų degimo šilumos.

Tai baigia naudoti alkinus.

Išvada

Pabaigoje pateikiame trumpą acetileno angliavandenilių savybių ir jų gamybos lentelę.

Cheminės alkinų savybės: lentelė

Reakcijos pavadinimas	Paaiškinimai	Pavyzdinė lygtis
Halogeninimas	Halogeno atomų (bromo, jodo, chloro ir kt.) pridėjimo acetileno angliavandenilio molekulės reakcija	C4H6 + 2I2=С4 N6I2
Hidrinimas	Vandenilio atomų pridėjimo reakcija su alkino molekule. Vyksta dviem etapais.	C3H4 +N2=S3N6 C3H6 + H2=C3N8
Hidrohalogeninimas	Hidrohalogenų (HI, HCI, HBr) pridėjimo reakcija su acetileno angliavandenilio molekule. Vyksta dviem etapais.	C2H2 + HI=C2H3I C2H3I + HI=C2H 4 I2
Hidracija	Reakcija pagrįsta sąveika su vandeniu. Vyksta dviem etapais.	C2N2 + H2O=C 2 H3OH C2H3OH=CH3-CHO
Visiška oksidacija (degimas)	Acetileno angliavandenilio sąveika su deguonimi aukštesnėje temperatūroje. Rezultatas – anglies oksidas ir vanduo.	2C2H5 + 5O2=2H2 O + 4CO2 2C2N2 + 2O2=N2 O + CO2 + 3C
Reakcijos su metalų druskomis	Susidaro iš to, kad metalų atomai pakeičia vandenilio atomus acetileno angliavandenilių molekulėse.	С2Н2 + AgNO3=C2Ag2 + 2NH4NO3 + 2H2O

Alkinus galima gauti laboratorijoje trimis būdais:

• iš neorganinių junginių;
• dehidrogenuojant organines medžiagas;
• būdasorganinių medžiagų dehidrohalogeninimas.

Taigi mes išnagrinėjome visas fizines ir chemines alkinų savybes, jų gamybos būdus, pritaikymą pramonėje.